ул. Северный Венец, 32, 432027, г. Ульяновск
Venets str., 32, 432027, Ulyanovsk
Проанализированы утверждения разработчиков и производителей каталитических теплогенераторов о существен- ных преимуществах этих аппаратов по сравнению с котлами с традиционными способами сжигания топлива: о значительном повышении коэффициента полезного действия каталитических котлов, повышении экологической безопас- ности этих котлов благодаря понижению температуры топочных процессов и уменьшению образования термических оксидов азота в продуктах сгорания, возможности значительного снижения габаритов каталитических котлов благодаря повышению теплонапряженности поверхностей нагрева в топке, а также о повышенной надежности каталитических теплогенераторов. Показано, что эти утверждения бездоказательны и противоречат фундаментальным законам термодинамики, физики и химии. Приведены результаты проведенных авторами каталитических котлов экспериментальных исследований. Рассмотрены утверждения создателей каталитических котлов о повышении экономичности теплогенераторов за счет увеличения теплоты сгорания топлива при многостадийном каталитическом сжигании топлива. Теоретически доказана невозможность увеличения теплоты сгорания топлива при каталитическом сжигании, поскольку это предположение разработчиков каталитических котлов противоречит закону Гесса, закону постоянства сумм теплот сгорания, а также законам Лавуазье и Лапласа. Показана несостоятельность утверждения В. Н. Пармона о возможности повышения КПД каталитического теплогенератора в 3 – 4 раза по сравнению с обычными котлами. Отмечено, что, исходя из теплового баланса котла, его тепловая экономичность определяется не способом генерации теплоты, а, прежде все- го, уровнем охлаждения продуктов сгорания топлива. Показано непреодолимое теоретическое противоречие утверждений создателей каталитических котлов о возможностях низкотемпературного каталитического сжигания топлива и одновременного повышения теплонапряженности топки и снижения размеров котла. Отмечено, что, согласно закону Стефана-Больцмана, интенсивность лучистого теплообмена в топке пропорциональна абсолютной температуре продук- тов сгорания в четвертой степени. Следовательно, чтобы обеспечить необходимую интенсивность теплообмена в ката- литических теплогенераторах температура продуктов сгорания должна быть не меньше, чем в традиционных котлах, а в котлах с повышенной теплонапряженностью топки — еще выше. Из этого следует, что декларируемая авторами и производителями каталитических котлов возможность повышения экологической безопасности этих котлов путем снижения образования термических оксидов азота не имеет какого-либо теоретического обоснования и, тем более, практического подтверждения. Рассмотрены причины низкой надежности каталитических теплогенераторов. Приведен пример работы каталитических теплогенераторов в г. Ульяновске, показавший их крайне низкую надежность. Сделан вывод о нецелесообразности применения имеющихся конструкций каталитических котлов в отечественной теплоэнергетике.
The statements of developers and manufacturers of catalytic heat generators are analyzed regarding signifi cant advantages of these devices over boilers based on traditional fuel combustion methods: a signifi cant increase in the effi ciency of catalytic boilers, an increased ecological safety of these boilers due to a decrease in the temperature of combustion processes and reduced formation of thermal nitrogen oxides in combustion products, the possibility of signifi cant reduction in the dimensions of catalytic boilers owing to an increase in heat density of heating surfaces in the furnace, as well as increased reliability of catalytic heat generators. The aforesaid statements are demonstrated to be unsubstantiated and inconsistent with the fundamental laws of thermodynamics, physics and chemistry. The results of the experimental studies carried out by the authors of the catalytic boilers are presented. The claims of the creators of catalytic boilers to increase the effi ciency of heat generators due to an increase in the fuel calorifi c value at multi-stage catalytic combustion of fuel are considered. It is theoretically proved that it is impossible to increase the fuel calorifi c value at catalytic combustion, as this assumption of the developers of catalytic boilers contradicts Hess's law, the law of constancy of the sums of the calorifi c values, as well as the laws of Lavoisier and Laplace. The claim of V.N. Parmon on the possibility of increasing the effi ciency of a catalytic heat generator with a factor of 3 – 4, compared to conventional boilers, is shown to be untenable. It is noted that, based on the thermal balance of the boiler, the latter’s thermal effi ciency is not determined by the heat generation method, but, fi rst and foremost, by the extent of cooldown of fuel combustion products. An insuperable theoretical contradiction is shown of the claims of the creators of catalytic boilers on the possibility of low-temperature catalytic combustion of fuel concurrently with an increase in the heat density of the furnace and reduction in the dimensions of the boiler. It is noted that, according to the Stefan-Boltzmann law, the intensity of radiant heat exchange in the furnace is proportional to the absolute temperature of the combustion products to the fourth power. Therefore, in order to provide the necessary intensity of heat exchange in catalytic heat generators, the temperature of the combustion products must be at least as high as that in traditional boilers, and in boilers with an increased heat density of the furnace, even higher. Hence, it follows that the possibility of increasing the ecological safety of these boilers by reducing generation of thermal nitrogen oxides, as declared by the authors and manufacturers of catalytic boilers, is neither theoretically substantiated, nor practically supported. The causes of low reliability of catalytic heat generators are considered. An example is cited of operation of catalytic heat generators in the city of Ulyanovsk, which showed their extremely low reliability. The conclusion is made that it is inexpedient to apply the existing designs of catalytic boilers in domestic heat power engineering.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.